發(fā)布時間：2023-04-11 04:19

　　紅外超材料吸波結構是近年來出現(xiàn)的一種新型人工電磁結構材料,其獨特的電磁諧振特性使之迅速成為了人工電磁結構材料領域中的研究熱點。這種新型人工電磁結構材料的出現(xiàn)極大地擴展了紅外波段電磁波與物質(zhì)之間的作用方式,使其在包括選擇性熱發(fā)射、敏感探測和紅外反探測等領域中展現(xiàn)出了巨大的應用潛力。本論文以基于表面等離子體激元特性的紅外超材料吸波結構為研究對象,針對紅外超材料吸波結構吸收頻點單一、吸收頻帶窄的限制,圍繞多峰和寬頻吸波結構的設計開展了一系列的研究工作。論文工作討論了紅外超材料吸波結構研究中所涉及的表面等離子體激元激發(fā)機制、電磁響應特性和諧振行為規(guī)律,并提出了多種具有多峰和寬頻吸收效果的吸波結構。在此基礎上,針對紅外反探測這一應用背景,提出了基于紅外超材料吸波結構的熱輻射調(diào)控方法。本論文的主要工作如下:(1)構建了適用于紅外超材料吸波結構的等效電路模型。根據(jù)紅外超材料吸波結構中的電磁場與電流分布,建立了聯(lián)系吸波結構的結構參數(shù)以及介質(zhì)層材料參數(shù)與諧振頻率之間關系的等效電路模型,并結合表面等離子體激元的激發(fā)響應特性,得出了影響吸波結構諧振頻率的幾個關鍵因素,為多峰和寬頻吸波結構設計提供了理論指導。...

【文章頁數(shù)】：145 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景
        1.1.1 電磁吸波材料簡介
        1.1.2 傳統(tǒng)的結構型吸波材料
        1.1.3 基于表面等離子體激元特性的結構型吸波材料
    1.2 紅外超材料吸波結構的特點
    1.3 紅外超材料吸波結構的研究現(xiàn)狀
    1.4 紅外超材料吸波結構的應用
    1.5 本論文的主要工作及創(chuàng)新
    1.6 本論文的結構安排
第二章 周期性陣列結構中表面等離子體激元的激發(fā)及光的響應特性研究
    2.1 金屬的介質(zhì)色散模型
    2.2 傳播型與局域型表面等離子體激元
        2.2.1 SPP的色散關系
        2.2.2 SPP傳播的四個特征長度
        2.2.3 SPP的激發(fā)方式
        2.2.4 LSPP及LSPP的激發(fā)
    2.3 基于表面等離子體激元特性的光學超常透射現(xiàn)象研究
        2.3.1 周期性亞波長小孔陣列中光的超常透射現(xiàn)象
        2.3.2 周期性亞波長小孔陣列中光的透射研究
            2.3.2.1 周期性亞波長小孔陣列的實驗制備及測試
            2.3.2.2 陣列結構對周期性亞波長小孔陣列透射性能的影響
            2.3.2.3 孔洞大小對周期性亞波長小孔陣列透射性能的影響
            2.3.2.4 孔洞形貌對周期性亞波長小孔陣列透射性能的影響
            2.3.2.5 介質(zhì)環(huán)境對周期性亞波長小孔陣列透射性能的影響
            2.3.2.6 極化角度對周期性亞波長小孔陣列透射性能的影響
            2.3.2.7 入射角度對周期性亞波長小孔陣列透射性能的影響
    2.4 多層結構中表面等離子體激元的激發(fā)及光的響應特性研究
    2.5 本章小結
第三章 紅外超材料吸波結構的電磁響應特性與諧振行為研究
    3.1 等效媒質(zhì)近似
        3.1.1 等效媒質(zhì)近似理論
        3.1.2 等效電磁參數(shù)的反演法
    3.2 等效電路法
    3.3 紅外超材料吸波結構的電磁響應特性研究
        3.3.1 研究模型
        3.3.2 紅外吸超材料吸波結構的電磁響應特性分析
    3.4 紅外超材料吸波結構的諧振行為研究
        3.4.1 影響紅外超材料吸波結構諧振頻率的因素
        3.4.2 紅外超材料吸波結構的諧振行為分析
    3.5 本章小結
第四章 紅外超材料吸波結構設計研究
    4.1 基于介質(zhì)層材料設計的多峰和寬頻紅外超材料吸波結構
        4.1.1 基于介質(zhì)層材料設計的雙峰紅外超材料吸波結構
            4.1.1.1 紅外超材料吸波結構的實驗制備及測試
            4.1.1.2 結構設計
            4.1.1.3 吸收效果及吸收機理分析
        4.1.2 基于介質(zhì)層材料設計的寬頻紅外超材料吸波結構
            4.1.2.1 結構設計
            4.1.2.2 吸收效果及吸收機理分析
    4.2 基于諧振圖案設計的多峰和寬頻紅外超材料吸波結構
        4.2.1 基于諧振圖案設計的雙峰紅外超材料吸波結構
            4.2.1.1 結構設計
            4.2.1.2 吸收效果及吸收機理分析
        4.2.2 基于諧振圖案設計的寬頻紅外超材料吸波結構
            4.2.2.1 結構設計
            4.2.2.2 吸收效果及吸收機理分析
    4.3 基于兩種諧振調(diào)制設計的寬頻紅外超材料吸波結構
        4.3.1 結構設計
        4.3.2 吸收效果及吸收機理分析
    4.4 基于慢波特性設計的寬頻紅外超材料吸波結構
        4.4.1 結構設計
        4.4.2 吸收效果及吸收機理分析
    4.5 本章小結
第五章 紅外超材料吸波結構熱輻射調(diào)控研究
    5.1 熱輻射基本定律與實際物體的熱輻射特性
        5.1.1 總功率定律
        5.1.2 黑體熱輻射基本定律
        5.1.3 實際物體的熱輻射特性
            5.1.3.1 發(fā)射率的定義
            5.1.3.2 Kirchhoff定律
        5.1.4 輻射溫度
    5.2 紅外探測與反探測
    5.3 紅外超材料吸波結構熱輻射調(diào)控
        5.3.1 大氣窗口波段內(nèi)的熱輻射調(diào)控
        5.3.2 非大氣窗口波段內(nèi)的熱輻射調(diào)控
    5.4 本章小結
第六章 全文主要結論與研究展望
    6.1 全文主要內(nèi)容與結論
    6.2 后續(xù)研究工作展望
致謝
參考文獻
攻讀博士學位期間取得的成果



本文編號：3789306